Una colección de planes de lecciones sobre las fuerzas entre moléculas en física de la escuela secundaria

(1) Existe una fuerza de interacción entre moléculas

Demostración

(1) Presione dos bloques de plomo con superficies limpias para que se juntan. El bloque de abajo no cae.

(2) No es fácil comprimir un sólido (como un bloque de plomo, se debe generar una fuerza elástica resistente en el objeto). /p>

1. Existe una fuerza gravitacional de interacción entre moléculas (por ejemplo: cuando los bloques de plomo comprimidos se combinan, no se separan fácilmente)

2. Hay una fuerza repulsiva de interacción entre moléculas (por ejemplo: los sólidos y los líquidos son difíciles de comprimir)

Nota

La compresión de gases también requiere fuerza, lo que no significa que exista repulsión entre las moléculas. La fuerza requerida al comprimir el gas se utiliza para resistir el impacto en la pared del contenedor (pistón) cuando una gran cantidad de moléculas de gas golpean con frecuencia la pared del contenedor (pistón).

3. La atracción y. la repulsión entre moléculas existe al mismo tiempo, y la fuerza molecular real es la fuerza resultante de la atracción y repulsión molecular (fuerza molecular).

(2) Características de las fuerzas de interacción intermoleculares

. 1. La atracción y repulsión entre moléculas existen al mismo tiempo.

2. La atracción y repulsión entre moléculas solo están relacionadas con la distancia (posición relativa) entre las moléculas, no tiene nada que ver con el estado de movimiento. de las moléculas.

3. La atracción y la repulsión entre moléculas disminuyen a medida que aumenta la distancia r entre las moléculas, y la repulsión siempre decae más rápido que la atracción a medida que r aumenta. (3) Diagrama esquemático de la relación entre la fuerza molecular y la distancia (disponible para exhibición en material didáctico)

Como se muestra en la figura siguiente, Fgt 0 es repulsión, Flt 0 es gravedad, por encima del eje horizontal; La línea de puntos representa el cambio de repulsión intermolecular con r, la línea de puntos debajo del eje horizontal representa el cambio de atracción intermolecular con r, y la línea continua es el cambio de la fuerza resultante F (fuerza molecular) de atracción y repulsión intermolecular con r. .

1. Cuando r = , la atracción y repulsión entre moléculas están equilibradas, y la molécula está en una posición de equilibrio, donde es el orden de magnitud del diámetro de la molécula, que es aproximadamente.

2. Cuando rlt; Cuando , , la fuerza molecular F mostrada hacia el exterior es de repulsión

3. Cuando rgt; la fuerza molecular F se puede considerar nula (por ejemplo, la fuerza entre moléculas de gas se puede considerar nula

(4) Qué causa la fuerza de interacción intermolecular Razones

Tercer plan de lección sobre las fuerzas entre moléculas en física de secundaria

7.3 Las fuerzas entre moléculas

Concepto de diseño 1. "Nuevos estándares curriculares para física de secundaria" 》El plan de estudios Filosofía y objetivos curriculares.

2. El concepto didáctico de la investigación científica: Crear situaciones problemáticas → Formular hipótesis → Experimentar → Sacar conclusiones → Aplicar. Objetivos de la enseñanza Conocimientos y habilidades 1. Saber que existen espacios entre las moléculas.

2. Sabemos que existen atracción y repulsión entre moléculas. La fuerza molecular real que se muestra es la fuerza resultante de atracción y repulsión.

3. Conocer la ley cualitativa de que la fuerza entre moléculas cambia con la distancia entre moléculas.

4.Comprender el contenido de la teoría cinética molecular. Proceso y Métodos 1. Cultivar la capacidad de observación y transferencia de conocimientos de los estudiantes.

2. Cultivar los métodos de aprendizaje de los estudiantes para construir modelos físicos y pensar por analogía. Actitudes y valores emocionales 1. Comprender la aplicación de las fuerzas intermoleculares en la ciencia, la tecnología y la vida, y sentir la correlación entre la física y la realidad.

2. Estimular el interés de los estudiantes, ampliar sus horizontes y experimentar el importante papel del espíritu y la actitud científicos en la investigación científica. Enfoque didáctico 1. Existe atracción y repulsión entre moléculas.

2. Las leyes de atracción, repulsión y fuerza resultante de las fuerzas moleculares cambian con la distancia. Dificultades didácticas: Comprender la curva y el significado físico de la relación entre la fuerza entre moléculas y la distancia entre moléculas. Métodos de enseñanza: cree modelos macro, inspire el pensamiento, demuestre experimentos y discuta y comunique ideas. Material didáctico

Material didáctico

Material didáctico multimedia, agua, alcohol, probeta medidora de 200 ml, vaso de precipitados, bloque de plomo, granos de arroz, etc.

Proceso de enseñanza actividad docente diseño intención de crear situaciones

Introducción de nuevas lecciones Sabemos por estudios anteriores que la materia está compuesta por una gran cantidad de moléculas, por lo que los estudiantes alguna vez han pensado en cómo muchos ¿De qué forma se combinan muchas moléculas pequeñas para formar las sustancias macroscópicas que vemos? Hoy aprenderemos sobre las fuerzas entre las moléculas.

El uso de fuerzas intermoleculares puede explicar muchos fenómenos comunes en la vida, como la cuerda utilizada en una competencia de tira y afloja. Aunque ambos extremos están bajo una gran presión, la cuerda no es fácil de romper, como por ejemplo. Cuando comprimimos sólidos, nos resultará más difícil. Además, esta parte del conocimiento también se utiliza ampliamente en el campo científico, especialmente en la fabricación de instrumentos ópticos de precisión, por lo que todos deben estudiar esta lección con atención.

Plantee preguntas para activar el pensamiento de los estudiantes, estimular el interés en el aprendizaje, conectar la vida con la ciencia y la tecnología y enfatizar la importancia de lo que aprenden.

Nueva enseñanza del curso

1. Hay brechas entre las moléculas

Modelado: Dado que la materia está compuesta por una gran cantidad de moléculas, sabemos que las moléculas son muy pequeño, no es fácil de observar. Para facilitar la comprensión de todos, el maestro usa granos de arroz para reemplazar moléculas. Se supone que este bloque está compuesto por muchos granos de arroz.

Guía de preguntas: Verás, dado que los granos de arroz tienen su propia forma y tamaño, hay espacios entre los granos de arroz, entonces, ¿existen también tales espacios entre las moléculas que forman la sustancia? pregunta, hagamos un experimento.

Demostración: muestre una probeta que contenga 100 ml de agua y pida a los estudiantes que la lean por sí mismos. Luego inyecte 100 ml de alcohol en el vaso y pida a los estudiantes que lean y huelan la sustancia para determinar si es alcohol. Mezcle agua y alcohol y observe el volumen total del líquido mezclado.

Figura (1) Hay espacios entre las moléculas

Guíe a los estudiantes a analizar el fenómeno experimental y sacar la conclusión: el agua y el alcohol están compuestos de moléculas si las moléculas están muy cerca. , no habrá Si hay un espacio, mezcle 100 ML de agua y 100 ML de alcohol para obtener 200 ML de líquido mezclado. El resultado real es menos de 200 ml, lo que demuestra que existen espacios entre las moléculas.

Modelado: Es como añadir arena fina a los granos de arroz. Dado que la arena es muy pequeña, penetrará en los huecos entre los granos de arroz, de esta forma se obtendrá el volumen total de la arena y los granos de arroz. que obtenemos será menor que el volumen original La suma de sus volúmenes.

Conectar con la realidad: Pon algunos ejemplos que ilustren la existencia de huecos en gases o sólidos.

Resumen: Ya sea un sólido, un gas o un líquido, existen espacios entre las moléculas.

2. Existe gravedad entre las moléculas

Modelado y formulación de preguntas: Seguimos utilizando el modelo del grano de arroz para la investigación. Podemos ver que los granos de arroz están muy sueltos y no tienen fijación. forma y tamaño. Los objetos macroscópicos que vemos en nuestra vida diaria tienen formas y tamaños fijos. Estudiantes, piénsenlo, si quiero que estos granos de arroz sueltos tengan una forma fija, ¿qué puedo hacer? > Resumen de las respuestas de los estudiantes: Las ideas de los estudiantes tienen una cosa en común, es decir, cuando hay una fuerza pegajosa entre los granos de arroz, pueden formar una forma fija.

Entonces, a partir de esto podemos adivinar si también existe una fuerza adhesiva o de atracción entre las moléculas que componen la sustancia.

Explica el experimento del libro de texto: Hay una imagen en el libro de texto. Esta es una foto tomada. presionando dos bloques de plomo con superficies muy planas y luego colgando un gancho sobre ellos.

Guíe a los estudiantes a analizar los fenómenos experimentales y sacar conclusiones: Realice un análisis de fuerza en el bloque de plomo a continuación. Se puede saber que el bloque de plomo recibe su propia gravedad y la dirección del peso. estas dos fuerzas son hacia abajo, si la masa de plomo debe estar en reposo, debe actuar sobre ella una fuerza hacia arriba. En realidad, esto verifica nuestra conjetura. Es precisamente debido a la fuerza gravitacional de las moléculas entre las secciones que el bloque de plomo que se encuentra debajo no caerá. Gracias a este experimento, sabemos que efectivamente existe gravedad entre las moléculas.

3. La relación entre el tamaño de la fuerza gravitacional y la distancia entre las moléculas

Pregunta: Por favor, mira la pantalla grande. Hay un espejo roto en la pantalla. que es difícil unir un espejo roto. Entonces, dado que podemos usar la gravedad intermolecular para juntar dos bloques de plomo, ¿por qué no podemos usar el mismo método para unirlos?

Los estudiantes piensan y discuten: Pregunte. que los estudiantes lean el libro de texto con esta pregunta en mente Figura 7.3-2 en la página 8, puede encontrar la respuesta usted mismo. El maestro le da 4 consejos en la pantalla. Puede encontrar la respuesta de acuerdo con las indicaciones.

1. ¿Qué relación entre las dos cantidades físicas describe la imagen?

2. A medida que r aumenta, ¿cómo cambia f

3. Cuando aumenta a r', ¿cuál es el tamaño de f?

4. ¿La sección transversal del espejo roto es plana?

Resumen para el profesor: La imagen describe la fuerza gravitacional entre ellos. Moléculas a medida que aumenta la distancia entre las moléculas. De la relación cambiante, se puede ver que a medida que aumenta la distancia entre las moléculas, la curva se acerca cada vez más al eje horizontal, es decir, la atracción se vuelve cada vez más pequeña. La atracción entre moléculas se reduce a un cierto valor. La fuerza gravitacional entre las moléculas es muy pequeña y puede ignorarse. Esta posición es de unos 10 a 9 metros. De esto podemos saber que la atracción entre moléculas es una fuerza de corto alcance. Esta es la razón por la que es difícil darle forma redonda a un espejo roto. Debido a que la textura del espejo es relativamente dura y la sección transversal del espejo es rugosa, nos resulta difícil aplicar la fuerza gravitacional entre las moléculas. dentro del rango de acción, por lo que es difícil darle forma redonda a un espejo roto. El bloque de plomo utilizado en nuestro experimento es relativamente blando y tiene una superficie lisa, por lo que el experimento puede tener éxito, pero aún requiere mucha fuerza externa para presionarlo.

Contacto con la realidad: Aunque me resulta difícil reunir un espejo roto, con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, la gente ya puede reunir un espejo roto. Todos miran la pantalla grande, la cámara y el prisma. Instrumentos ópticos relativamente sofisticados. Cuando utilizamos instrumentos ópticos, necesitamos presionar dos piezas de vidrio con diferentes índices de refracción. Si usamos pegamento, se introducirá una tercera sustancia, lo que reducirá la calidad de la lente. Con el tiempo, podemos alisar la superficie del vidrio y luego aplicar una gran cantidad de presión de manera uniforme, de modo que las lentes se presionen entre sí mediante la atracción entre moléculas y se obtenga una lente de alta calidad.

IV.Hay repulsión entre moléculas

Asuma la pregunta: Acabamos de aprender sobre la gravedad entre moléculas. Pensemos en ello. Dado que existe gravedad entre las moléculas de la materia, ¿por qué? el maestro ¿Todavía es difícil comprimir estos granos de arroz juntos?

Resumen: Los sólidos y los líquidos son difíciles de comprimir cuando un sólido se comprime con fuerza, se generará una fuerza elástica en el objeto para resistir la compresión. Estos hechos son manifestaciones de fuerzas repulsivas entre moléculas.

Usando el razonamiento por contradicción, si solo hay gravedad entre las moléculas y hay espacios entre las moléculas, entonces las moléculas dentro del objeto se atraerán entre sí, haciendo que todos los objetos sean sustancias muy densas. Pero este no es el caso, lo que significa que todavía debe haber fuerza repulsiva.

5. La relación entre la magnitud de la atracción, repulsión y fuerza resultante intermolecular y la distancia entre moléculas

(1) A través de la investigación, se encuentra que la atracción y repulsión entre moléculas aumentan con la distancia entre moléculas grandes y reducidas. Sin embargo, la repulsión intermolecular disminuye más rápidamente a medida que aumenta la distancia entre las moléculas, como lo muestran las dos líneas de puntos en la Figura 1.

(2) Dado que hay atracción y repulsión entre moléculas, la fuerza resultante de las dos fuerzas también se llama fuerza molecular. En la imagen de la Figura 1, la curva de línea continua muestra cómo la fuerza resultante de atracción y repulsión cambia con la distancia

(3) Cuando r=r0 distancia, la atracción y repulsión entre moléculas están equilibradas, y la La fuerza intermolecular es cero, la magnitud de r0 es 10-10 m, lo que equivale a la posición r0 llamada posición de equilibrio.

Cuando r

Cuando rgt;r0, tanto la atracción como la repulsión disminuyen a medida que aumenta la distancia, pero la repulsión disminuye más rápido, por lo que la fuerza entre moléculas se muestra como la fuerza gravitacional. , pero también disminuye rápidamente a medida que aumenta la distancia. Cuando la distancia entre moléculas es superior a 10-9 m, la fuerza entre moléculas se vuelve muy débil y puede ignorarse.

6. Teoría cinética molecular

El contenido estudiado en las tres primeras lecciones tiene como objetivo profundizar y ampliar la teoría cinética molecular aprendida en la física de la escuela secundaria. En resumen, el contenido de la teoría cinética molecular es: un objeto está compuesto por una gran cantidad de moléculas, y las moléculas experimentan movimientos térmicos interminables e irregulares. Hay fuerzas de atracción y repulsión entre las moléculas. La teoría cinética molecular se basa en una gran cantidad de hechos experimentales y es la teoría básica para explicar y analizar los fenómenos térmicos.

Construya modelos físicos para ayudar a los estudiantes a imaginar conceptos microscópicos como sustancias macroscópicas.

Los estudiantes leen sus propias lecturas para mejorar la credibilidad del experimento.

Una colección completa de planes de lecciones sobre las fuerzas entre moléculas en física de secundaria:

1. Prueba unitaria sobre las fuerzas entre moléculas en física de secundaria

2. Fuerzas en física de la escuela secundaria Una colección completa de planes de lecciones de descomposición

3. Prueba de práctica "Interacción entre moléculas" optativa 3-3 de física de la escuela secundaria

4. Física de la escuela secundaria Diseño del plan de lecciones de fuerza centrípeta

5. Colección de planes de lecciones de descomposición de física para la escuela secundaria 2020

6. Planes de lecciones de aceleración centrípeta de física para la escuela secundaria

7. Escuela secundaria Diseño de planes de lecciones de síntesis de física

8. Una colección de planes de lecciones de fuerza de fricción de física para la escuela secundaria

9. Una colección de planes de lecciones de física de gravedad y energía potencial para la escuela secundaria

10. Una colección de planes de enseñanza de física para la escuela secundaria sobre la segunda ley de Newton